Lời mở đầu

Ngành sản xuất hiện đang đối mặt với những thách thức chưa từng có, bao gồm: đáp ứng nhu cầu đa dạng sản phẩm với số lượng nhỏ, rút ngắn thời gian sản xuất, và tăng cường độ bền vững của chuỗi cung ứng. Đặc biệt, việc mua sắm các linh kiện liên kết (ốc vít, bulông, đai ốc), yếu tố cốt lõi cấu thành sản phẩm, thường trở thành nút thắt trong quá trình tối ưu hóa do tính phức tạp cao.

Trong bối cảnh đó, công nghệ in 3D (Additive Manufacturing – AM) đang nổi lên như một giải pháp đột phá, mở ra những khả năng mới cho tương lai của ngành sản xuất ốc vít truyền thống. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết cách công nghệ này góp phần giải quyết các thách thức hiện tại.

Tại Việt Nam, công nghệ in 3D cũng đã được đưa vào chiến lược phát triển quốc gia và được kỳ vọng sẽ ứng dụng rộng rãi trong sản xuất. Tuy nhiên, trong lĩnh vực yêu cầu độ chính xác cao như linh kiện liên kết, gia công cắt gọt truyền thống vẫn đang chiếm ưu thế.

Bài viết sẽ đi sâu vào:

• Xu hướng phát triển mới nhất của công nghệ in 3D

• Các lợi ích nổi bật của in 3D kim loại trong sản xuất ốc vít (tăng tự do thiết kế, rút ngắn thời gian thử nghiệm…)

• Các thách thức kỹ thuật hiện tại (độ chính xác, chi phí, khả năng sản xuất hàng loạt)

Tất cả được phân tích dựa trên dữ liệu thực tế, nhằm cung cấp cho các nhà quản lý và bộ phận thu mua trong ngành sản xuất những góc nhìn thực tiễn và lộ trình ứng dụng trong tương lai.

Thực trạng của Công nghệ In 3D và Vai trò trong Ngành Sản xuất

Tăng trưởng Nhanh chóng của Thị trường In 3D

In 3D đang phát triển nhanh chóng như một công nghệ cốt lõi hỗ trợ Chuyển đổi Số (DX) của ngành sản xuất. Quy mô thị trường in 3D kim loại toàn cầu được ước tính là 2,478 tỷ USD vào năm 2024 và được dự báo sẽ đạt 10,893 tỷ USD vào năm 2032, với Tốc độ Tăng trưởng Kép Hàng năm (CAGR) là 20.3%.
Riêng thị trường Nhật Bản được dự kiến sẽ đạt 8,2 tỷ USD vào năm 2033, với CAGR là 19.1% trong giai đoạn 2025 đến 2033. Sự tăng trưởng này được thúc đẩy bởi việc mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực giá trị gia tăng cao như hàng không vũ trụ, y tế và ô tô.

Dữ liệu Chính: Dự báo Thị trường In 3D Toàn cầu

• Quy mô Thị trường In 3D Kim loại (2024): 2,478 tỷ USD (Nguồn: Fortune Business Insights)
• Dự báo Thị trường In 3D Kim loại (2032): 10,893 tỷ USD (Nguồn: Fortune Business Insights)
• CAGR (2024-2032): 20.3% (Nguồn: Fortune Business Insights)
• CAGR Thị trường Nhật Bản (2025-2033): 19.1% (Nguồn: IMARC Group)
• Dự báo Thị trường In 3D Nhật Bản (2033): 8,2 tỷ USD (Nguồn: IMARC Group)

Ứng dụng trong lĩnh vực Ốc Vít và Linh kiện Liên kết

Chế tạo ốc vít truyền thống chủ yếu dựa vào các quy trình như gia công cắt gọt và rèn nguội, đòi hỏi khuôn mẫu và công cụ chuyên dụng, gây ra thách thức về đầu tư ban đầu và thời gian sản xuất. Ngược lại, in 3D ngày càng được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

1. Làm mẫu và Đồ gá: Nó được sử dụng ở giai đoạn xác minh thiết kế của các bộ phận tùy chỉnh và vít đặt hàng đặc biệt để nhanh chóng chế tạo các thành phần có hình dạng gần giống sản phẩm cuối cùng.
2. Chế tạo Miếng chèn (Insert): Có xu hướng ngày càng tăng trong việc dùng miếng chèn vít kim loại vào các vật thể in bằng nhựa để xử lý các ứng dụng yêu cầu vặn và tháo vít lặp lại.
3. Các Hình dạng Tùy chỉnh Phức tạp: Trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, nghiên cứu đang tiến hành để chế tạo nguyên khối các yếu tố liên kết đặc biệt với cấu trúc bên trong phức tạp nhằm đạt được cả việc giảm trọng lượng và sự phức tạp của cấu trúc.

Tại Việt Nam, công nghệ in 3D đã được Chính phủ định vị là một phần của nhóm “Công nghệ vật liệu mới” và “Công nghệ sản xuất/Tự động hóa” trong chiến lược phát triển đổi mới sáng tạo khoa học và công nghệ (đến năm 2030), thúc đẩy việc xây dựng khuôn khổ pháp lý và đào tạo nguồn nhân lực.

Lợi ích của In 3D trong Chế tạo Ốc Vít

Tăng cường Tự do Thiết kế và Tích hợp Chức năng

Công nghệ in 3D, đặc biệt là các phương pháp như Nung chảy Bột Kim loại Lớp (PBF), cho phép chế tạo các bộ phận có cấu trúc bên trong phức tạp mà các phương pháp gia công truyền thống không thể thực hiện được. Điều này cho phép tích hợp cấu trúc lưới để giảm trọng lượng trực tiếp vào bộ phận liên kết hoặc hợp nhất các chức năng của nhiều bộ phận thành một thành phần duy nhất (giảm số lượng lắp ráp).

Ví dụ, có thể thiết kế các bulông tùy chỉnh với các tính năng giảm rung cụ thể hoặc các yếu tố liên kết với các khoang cực nhỏ để tích hợp cảm biến, góp phần cải thiện hiệu suất tổng thể của sản phẩm.

Rút ngắn Đáng kể Thời gian Sản xuất và Phù hợp với thu mua đa dạng chủng loại, số lượng nhỏ

Nhu cầu thu mua nhiều chủng loại, số lượng nhỏ là một lĩnh vực mà các nhà cung cấp như OHTA VIETNAM đang tập trung, và in 3D đang thúc đẩy xu hướng này mạnh mẽ hơn. Vì không cần khuôn, quy trình này có thể rút ngắn đáng kể thời gian phát triển cho việc chế tạo vít đặt hàng đặc biệt và mẫu thử so với các quy trình sản xuất truyền thống.

• Cắt gọt/Rèn truyền thống: Thiết kế → Chế tạo Khuôn → Sản xuất Thử nghiệm Hàng loạt → Xác minh
• In 3D: Thiết kế → Truyền Dữ liệu → Chế tạo → Xác minh

Quy trình này cho phép phản ứng nhanh chóng với các nhu cầu cụ thể của khách hàng và rút ngắn Thời gian Đưa ra Thị trường (Time-to-Market). In 3D là chìa khóa để giải quyết một phần những nhược điểm của sản xuất HMLV, chẳng hạn như tăng chi phí sản xuất và kéo dài thời gian sản xuất.

Hiệu suất Vật liệu và Giảm Chi phí (Ứng dụng Cụ thể)

In 3D là một quy trình Sản xuất Bồi đắp (AM) xây dựng các bộ phận từng lớp, chỉ sử dụng vật liệu cần thiết. Điều này dẫn đến rất ít lãng phí vật liệu (phôi vụn) so với các quy trình gia công cắt gọt. Hiệu suất vật liệu này trực tiếp chuyển thành tiết kiệm chi phí, đặc biệt khi sử dụng hợp kim đặc biệt đắt tiền (như hợp kim titan) hoặc trong việc chế tạo các bộ phận tùy chỉnh.

Thách thức Kỹ thuật và Giải pháp cho In 3D trong Chế tạo Ốc Vít

Thách thức về Độ chính xác Kích thước và Độ nhám Bề mặt

Chức năng cốt lõi của một bộ phận liên kết dựa trên việc đảm bảo độ chính xác của ren vít và mô-men siết. Tuy nhiên, công nghệ in 3D hiện tại đặt ra những thách thức sau:

1. Độ chính xác Kích thước: Mặc dù độ chính xác của máy in 3D kim loại đang được cải thiện, nhưng đối với các bộ phận yêu cầu độ chính xác cao, việc đạt được độ chính xác kích thước ở mức 10 μm (micromet) chỉ bằng in 3D có thể khó khăn. Điều này là do sự co rút nhiệt trong quá trình chế tạo và sự co rút vật liệu trong quá trình thiêu kết bột (ví dụ: co rút khoảng 20% đối với phương pháp Binder Jetting).
2. Độ nhám Bề mặt: Các bước phân lớp vốn có trong sản xuất bồi đắp (chiều dày lớp khuyến nghị khoảng 0.2 mm đối với phương pháp FDM) có thể dẫn đến bề mặt ren vít thô, không thể sử dụng trực tiếp mà không cần xử lý thêm.

【Giải pháp】: Giải pháp thực tế nhất là sản xuất lai (hybrid manufacturing), trong đó hình dạng gần đúng (near-net shape) được tạo ra bằng in 3D, và chỉ có các phần ren được hoàn thiện bằng gia công cắt gọt độ chính xác cao. Cách tiếp cận này cân bằng sự tự do thiết kế với các yêu cầu kích thước nghiêm ngặt.

Đảm bảo Độ bền và Độ tin cậy

Các bộ phận liên kết yêu cầu độ bền cơ học cao, bao gồm độ bền kéo, độ bền cắt và độ bền mỏi. Độ bền của một bộ phận kim loại được in 3D có thể khác với các bộ phận được rèn hoặc cắt gọt truyền thống, tùy thuộc vào điều kiện chế tạo và sự hiện diện của độ xốp bên trong.

【Giải pháp】: Điều cần thiết là áp dụng chuyên môn quản lý chất lượng của công ty mẹ (OHTA Co., Ltd.) dựa trên ISO 9001 và ISO 14001 cho hoạt động tại Việt Nam.
Điều này bao gồm việc cung cấp Kiểm tra Không Phá hủy (NDI) sau khi chế tạo và dịch vụ đại diện kiểm tra sử dụng thiết bị kiểm tra nội bộ của công ty để đáp ứng các yêu cầu chất lượng của khách hàng. Đặc biệt, việc triển khai ngang các quy trình quản lý chất lượng cho các bộ phận in 3D đã được phát triển trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và y tế là rất quan trọng.

Tiềm năng Áp dụng In 3D tại Việt Nam và Chiến lược của OHTA VIETNAM

Sự Phù hợp của Công nghệ Sản xuất bồi đắp (AM) với Nhu cầu Sản xuất của Việt Nam

Ngành sản xuất của Việt Nam đang tiến bộ về công nghệ, chủ yếu do các công ty nước ngoài thúc đẩy, nhưng phải đối mặt với những thách thức trong việc địa phương hóa chuỗi cung ứng và chuyển sang sản xuất có giá trị gia tăng cao hơn. In 3D phù hợp với thị trường Việt Nam ở những điểm sau:

• Giải quyết Sự phức tạp trong Thu mua tại địa phương: Khi việc chế tạo khuôn hoặc công cụ cắt gọt đặc biệt tại địa phương gặp khó khăn, in 3D dựa trên dữ liệu đơn giản hóa chuỗi cung ứng và tạo điều kiện hợp tác kỹ thuật với Nhật Bản (tận dụng mạng lưới hơn 300 công ty đối tác của công ty mẹ).
• Phát triển Nguồn nhân lực: In 3D là một lĩnh vực công nghệ trọng điểm của Chính phủ Việt Nam, và việc đào tạo kỹ thuật viên đang được thúc đẩy. Bằng cách áp dụng công nghệ này, OHTA VIETNAM có thể đóng góp vào việc nâng cao kỹ năng công nghệ sản xuất cao cấp của nhân viên địa phương.

Tuy nhiên, cũng đã có những trường hợp các dự án đầu tư máy in 3D lớn tại Việt Nam bị đình trệ, với các thách thức được nêu ra như chi phí nguyên liệu tăng cao và khó khăn trong việc đảm bảo nhân lực R&D.

Chiến lược “Hybrid Solution” của OHTA VIETNAM

OHTA VIETNAM có hai trụ cột cốt lõi: tự sản xuất các bộ phận gia công chính xác và bán buôn các bộ phận liên kết, được bổ sung bằng việc cung cấp vật tư MRO với tư cách là nhà phân phối chính thức của TRUSCO. Việc tích hợp in 3D vào cấu trúc kinh doanh này cho phép công ty cung cấp “Hybrid Solution“ cho khách hàng theo các cách sau:

1. Mẫu thử/Bộ phận Khẩn cấp: Cung cấp nhanh chóng các mẫu thử vít đặt hàng đặc biệt theo yêu cầu của khách hàng thông qua in 3D để xác minh chức năng, sau đó chuyển sang cắt gọt hoặc rèn để sản xuất hàng loạt.
2. Đồ gá/Công cụ: Ngoài các sản phẩm tiêu chuẩn được liệt kê trong Orange Book, chế tạo đồ gá và công cụ được thiết kế tùy chỉnh cho các dây chuyền sản xuất cụ thể thông qua in 3D với thời gian sản xuất ngắn, trực tiếp đóng góp vào việc cải thiện năng suất của khách hàng.
3. “Thành phẩm” đa dạng mẫu mã, số lượng nhỏ: Cung cấp các bộ phận thay thế cho các ứng dụng có tải trọng ứng suất tương đối thấp hoặc các bộ phận có vòng đời ngắn thông qua sản xuất số lượng nhỏ, hiệu quả về chi phí bằng in 3D.

Chiến lược này tiếp tục củng cố lợi thế lớn nhất của công ty phản ứng linh hoạt với nhu cầu thu mua nhiều chủng loại, số lượng nhỏ, khẳng định vị thế của công ty như một đối tác sản xuất, chứ không chỉ là nhà cung cấp linh kiện.

Tóm tắt

Công nghệ in 3D nắm giữ tiềm năng mang lại những thay đổi không thể đảo ngược cho các quy trình thu mua và sản xuất các bộ phận liên kết trong ngành sản xuất. Mặc dù các quy trình cắt gọt và rèn truyền thống hiện tại vẫn chiếm ưu thế về độ chính xác ren vít cao và hiệu quả chi phí cho sản xuất hàng loạt, in 3D lại cho thấy sự vượt trội áp đảo trong tự do thiết kế, rút ngắn thời gian sản xuất, và phản ứng tùy chỉnh theo mẫu mã, số lượng nhỏ (HMLV).

Đặc biệt đối với các nhà sản xuất Nhật Bản hoạt động tại Việt Nam, chiến lược sản xuất lai do OHTA VIETNAM thúc đẩy là chìa khóa để giải quyết đồng thời hai thách thức lớn là chất lượng và thời gian giao hàng. Cách tiếp cận cung cấp nhanh chóng mẫu thử, bộ phận khẩn cấp, và đồ gá thông qua in 3D, sau đó là sản xuất hàng loạt độ chính xác cao bằng cách cắt gọt hoặc tận dụng mạng lưới rộng lớn của công ty mẹ, là rất thực tế và mang tính chiến lược.

Tương lai của chế tạo vít không phải là sự lựa chọn giữa cắt gọt hay in 3D, mà là theo đuổi giải pháp tối ưu bằng cách kết hợp thế mạnh của cả hai. Chúng tôi khuyến nghị các phòng R&D và thu mua của quý công ty nên tích hợp công nghệ in 3D, vốn không cần khuôn đắt tiền và tạo ra các bộ phận chỉ từ dữ liệu, như một công cụ chiến lược quan trọng để giảm thiểu rủi ro chuỗi cung ứng và tăng tốc phát triển sản phẩm. OHTA VIETNAM hoàn toàn sẵn sàng đáp ứng những nhu cầu thu mua của kỷ nguyên mới này.

Kết luận

Vui lòng gửi phản hồi qua email này hoặc liên hệ với bộ phận kinh doanh của chúng tôi nếu có bất kỳ câu hỏi nào liên quan tới mẫu sản phẩm hoặc tài liệu liên quan.

Tại Ohta Việt Nam, chúng tôi không chỉ cung cấp các sản phẩm đã làm sẵn như ốc vít và bulông, mà còn hỗ trợ các hoạt động trong lĩnh vực sản xuất như gia công cắt, kiểm tra, lắp ráp, đóng gói…
Danh sách thiết bị của chúng tôi nhấp để xem tại đây

Là “đơn vị chuyên hỗ trợ” cho ngành sản xuất ở châu Á. Nếu doanh nghiệp có bất kỳ câu hỏi hỏi nào liên quan, vui lòng liên hệ với Ohta Vietnam để được hỗ trợ chi tiết!
URL: https://ohtavn.com/vi/contact/

Đến trang Chuyên đề